車用功率半導體SiC、GaN,十年內預估成長三倍
關鍵詞: 第三代半導體 碳化矽 氮化鎵 SiC MOSFET 車載充電器
隨著電動車市場的持續(xù)擴大,產(chǎn)品競爭日益激烈,高階功率半導體在車款中的應用愈發(fā)廣泛。據(jù)分析機構預測,至2036年前,車用功率半導體市場規(guī)模將增長三倍,達到420億美元。這一增長主要得益于碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)的廣泛應用。
三年前,電動車采用SiC MOSFET(場效電晶體)尚可作為宣傳賣點,但如今,使用SiC的純電動車已比比皆是,甚至連插電混動車(PHEV)也開始采用。豐田(Toyota)和舍弗勒(Schaeffler)均宣布推出油電車用的SiC MOSFET。這標志著碳化矽技術已進入成熟階段。由于晶圓供應競爭激烈,眾多公司已擴大量產(chǎn)200毫米的碳化矽晶圓。Wolfspeed和英飛凌(Infineon)已開始量產(chǎn),并成為小米、理想等中國車廠的供應商,推動碳化矽成為市場主流選項,即便是純電里程不高的油電車也選用SiC,足見其成熟度。
緊隨碳化矽之后,氮化鎵(GaN)也備受關注。氮化鎵以其高功率、高電壓特性,準備在電動車市場上大展身手。中國長安汽車預計在2027年推出搭載氮化鎵車載充電器的新車,由Navitas供應元件,功率密度達到每公升6 kW,遠高于目前主流車載充電器每公升2 kW的水平。換言之,在體積相同的情況下,充電功率有望翻倍提升。
IDTechEX分析師認為,氮化鎵初期主要應用于車載充電和直流變壓器,隨后包括恩智浦(NXP)、VisIC等廠商正在開發(fā)氮化鎵驅動逆變器,有望取代部分矽基逆變器和SiC逆變器。
考慮到成本、開發(fā)時程和量產(chǎn)規(guī)模等因素,未來幾年內,預計將看到更多混合配置的功率半導體組合,如Si IGBT、SiC MOSFET和GaN HEMT并聯(lián),以兼顧成本并滿足不同負載需求。在成本考量不那么敏感的產(chǎn)品上,全面采用碳化矽逆變器是最合理高效的選項。在GaN獲得更具體商業(yè)應用前,SiC的大量增長似乎是可以預期的趨勢。
此外,據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示,全球電動車市場對高階功率半導體的需求持續(xù)攀升,碳化矽和氮化鎵技術的不斷成熟和應用,將進一步推動電動車性能的提升和成本的降低。各大車廠和半導體廠商的積極布局,預示著未來電動車市場將迎來更加激烈的競爭和技術革新。